專利名稱：一種制作泡沫鎳電極基體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳氫或鎳鎘電池電極的制作方法，更具體地說涉及一種泡沫鎳電極基體的制作方法。
背景技術(shù)：
Ni/Cd、Ni/MH等堿性電池是由正極片、負(fù)極片、電解質(zhì)和隔膜等在電池鋼殼內(nèi)組裝而成。正、負(fù)極片一般是通過將活性物質(zhì)、添加劑、粘結(jié)劑等的混合物涂敷在導(dǎo)電基體上而制成。導(dǎo)電基體一般采用泡沫鎳、穿孔鍍鎳鋼帶、穿孔鎳帶等材料。由于泡沫鎳特殊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、比表面積大、孔隙率高、優(yōu)良的滲透性和很大的可填充性能而被優(yōu)先選作導(dǎo)電基體。但泡沫鎳的缺點(diǎn)是強(qiáng)度較差，直接在泡沫鎳基體上焊接金屬集流片不牢固?，F(xiàn)有技術(shù)中為了解決泡沫鎳強(qiáng)度差、焊接不牢固的問題，一般采用泡沫鎳碾壓裁片后，輥焊一條鎳帶或鍍鎳鋼帶作為集流帶，作為電池端面焊接集流片使用。這種方法解決了焊接不牢固的問題，但由于輥焊時溫度較高，存在將泡沫鎳局部氧化的現(xiàn)象，氧化后的鎳網(wǎng)脆性大，從而導(dǎo)致制片時，極片易從集流帶位置開裂，制片不良率高，而且工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低。
CN1310486A中公開了一種大容量動力電池用泡沫鎳電極材料及其制備方法，采用在泡沫鎳的邊緣或中間位置涂入鎳粉或鎳合金粉的漿料，在惰性氣氛下于800-1300℃熱處理，使泡沫鎳充滿金屬粉變密；或高溫(1000-1300℃，惰性氣氛下)噴射鎳粉或鎳合金粉變密；或在制造泡沫鎳過程中，將鎳或鎳合金絲或條嵌入已鍍鎳的泡沫聚氨酯骨架中，在灼燒泡沫聚氨酯后，鎳或鎳合金絲或條與泡沫鎳粘結(jié)一體而變密。該方法的缺陷是工藝復(fù)雜，涂入或噴射鎳粉時很難均勻涂覆，導(dǎo)致泡沫鎳變密位置均勻度差，也難保證鎳粉與泡沫鎳?yán)喂陶辰Y(jié)，而且成本高；將鎳或鎳合金絲嵌入已鍍鎳的泡沫聚氨酯骨架中，鎳或鎳合金絲在燒結(jié)時不能保證與泡沫鎳?yán)喂陶辰Y(jié)，而且成本高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種成品率高、成本低、工藝及設(shè)備簡單、生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)、效率高、可直接與集流片進(jìn)行端面焊形成牢固結(jié)合的制作泡沫鎳電極基體的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的制作泡沫鎳電極基體的方法包括按常規(guī)方法制作出鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶；在上述鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的表面的任意位置，優(yōu)選中間或邊緣位置，放置寬0.5-10mm、厚0.05-1.0mm的相同材料的電鍍鎳的泡沫聚氨酯條作為變密位置，然后輥壓至總厚度為電池電極所需厚度，一般為0.5-3mm；按常規(guī)方法燒掉泡沫聚氨酯使剩下的泡沫鎳粘結(jié)成一體，在所述變密位置成為變密的泡沫鎳增強(qiáng)筋，即集流帶，在此處可直接進(jìn)行端面焊接集流片，且焊接牢固。
在本發(fā)明中，所述鍍鎳的泡沫聚氨酯可按照本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備，本發(fā)明對其沒有特別的限制。所述鍍鎳的方法可以是電鍍或者化學(xué)鍍。當(dāng)采用電鍍法制備泡沫鎳時，可以是先使泡沫聚氨酯導(dǎo)電化，然后進(jìn)行電鍍；導(dǎo)電化可以采用涂覆導(dǎo)電膠、磁控濺射、化學(xué)鍍覆金屬等方法，電鍍鎳時可以是硫酸鹽體系也可以是氨基磺酸鹽體系等。當(dāng)采用化學(xué)法制備泡沫鎳時，可以通過將泡沫聚氨酯浸入含有鎳鹽如硝酸鎳等的溶液中，然后加入還原劑如一縮二乙二醇等將鎳離子還原成鎳而鍍覆于泡沫聚氨酯骨架上。所有這些方法都是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的。
作為基體原料的所述鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的尺寸和厚度根據(jù)電池電極的要求而定，本發(fā)明對其沒有特別的限制，例如，該尺寸可以是任意尺寸然后根據(jù)要求裁切，該厚度一般為0.5-5mm。
所述燒掉泡沫聚氨酯所采用的方法也是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的，例如，該方法可以是，先將鍍鎳后的泡沫聚氨酯在氧化氣氛中于300-700℃處理0.1-0.5小時使其中的聚氨酯被燒除并脫碳，然后在氫氣還原氣氛中于500-1100℃還原0.5-2小時使其中被氧化的鎳還原，然后退火、冷卻?；蛘?，也可以直接在還原氣氛中高溫?zé)峤獬襞菽郯滨ァ?br> 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在制作泡沫鎳材料的過程中將電極集流帶制備好，不必在制備好泡沫鎳后再制備集流帶，一步到位，速度快，效率高；成品率高，不會發(fā)生普通極片制作過程中因輥焊集流帶使泡沫鎳帶局部再次氧化導(dǎo)致極片開裂；工藝簡單，設(shè)備投資少，成本低、生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)。

圖1為在鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的邊緣嵌入相同材料作為集流帶的示意圖；圖2為在鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的中間嵌入相同材料作為集流帶的示意圖。
具體實(shí)施方式下面的實(shí)施例將對本發(fā)明作更具體的說明，但不應(yīng)將其理解為對本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1取電鍍鎳后的泡沫聚氨酯條帶(市售商品，孔徑110PPI，厚度1.9mm)裁切成長400000mm、寬65mm的帶；另取上述相同材料裁切成長400000mm、寬3mm、厚0.5mm的窄條，將所述窄條放置在所述帶的長度方向的中間位置，通過輥壓機(jī)壓至總厚度為1.3mm，然后先將其在氧化氣氛中于400℃處理0.2小時使其中的聚氨酯被燒除并脫碳，然后在氫氣還原氣氛中于900℃還原0.6小時使其中被氧化的鎳還原。然后，裁片制作成長200mm、寬65mm的泡沫鎳基片2000片，標(biāo)號為I。
對比例1取電鍍鎳后的泡沫聚氨酯條帶(市售商品，孔徑110PPI，厚度1.9mm)裁切成長400000mm、寬65mm的帶，先將其在氧化氣氛中于400℃處理0.2小時使其中的聚氨酯被燒除并脫碳，然后在氫氣還原氣氛中于900℃還原0.6小時使其中被氧化的鎳還原。然后，在還原后的泡沫鎳條帶的中間位置輥焊寬3mm、厚0.2mm的鎳帶，裁片后制作成長200mm、寬65mm的泡沫鎳基片2000片，標(biāo)號為II。
試驗例1取上述泡沫鎳基片I、II在相同條件下按照電池正極的制作工藝涂料(所用漿料由NiOH、CoO、Ni、羧甲基纖維素鈉(CMC)、水配制而成，它們的重量比為60∶4∶8∶3∶25)、烘干(溫度160℃，時間1.5小時)、刮片、碾壓成型，各生產(chǎn)出2000片電池正極片(長為200mm、寬為65mm、厚為0.6mm)，其制作不良率如下表1所示
表1
從表1數(shù)據(jù)可知，按本發(fā)明方法制作電極集流帶的電池極片不良率明顯低于現(xiàn)有技術(shù)中輥焊鎳帶制作電極集流帶的電池極片。
試驗例2本試驗例說明由本發(fā)明方法制作的基片和對比例方法制作的基片制成的電極組裝成電池后的性能。
正極的制作取上述試驗例1中制作的電池正極片I、II各10片，從集流帶的中間位置分切成長200mm、寬32mm的正極片各20片，清洗掉集流帶上的電極材料后作為電池的正極。
負(fù)極的制作負(fù)極用鍍鎳穿孔鋼帶(厚度為0.08mm)作為CdO電極基體，用拉漿機(jī)進(jìn)行拉漿(漿料由CdO、Cd、Ni(OH)2、羧甲基纖維素鈉(CMC)、水配制而成，它們的重量比為60∶10∶5∶10∶15)、烘干(溫度160℃，時間1.5小時)、刮片、碾壓成型，制得的負(fù)極片長為250mm、寬為32mm、厚為0.6mm。
將上述正極、負(fù)極、隔膜紙卷繞后，裝進(jìn)電池殼，進(jìn)行端面焊，注入電解液20毫升(電解液中KOH的濃度為5mol/L，LiOH的濃度為5g/L。)，制作成SC-1700mAh鎳鎘電池。按照IEC2851993標(biāo)準(zhǔn)方法檢測電池的性能，結(jié)果如下表2所示
表2
從表2可知，由本發(fā)明方法制作電極集流帶的電池極片制作的電池與現(xiàn)有技術(shù)中由輥焊鎳帶制作電極集流帶的電池極片制作的電池相比，其容量、循環(huán)壽命、內(nèi)阻均無明顯差異。在300次循環(huán)后，將電池I、II拆開觀察，二者端面焊接均良好，無裂開現(xiàn)象，焊接牢固。
實(shí)施例2取電鍍鎳后的泡沫聚氨酯條帶(市售商品，孔徑110PPI，厚度0.9mm)裁切成長400000mm、寬65mm的帶；另取上述相同材料裁切成長400000mm、寬5mm、厚0.2mm的窄條，將所述窄條放置在所述帶的長度方向的邊緣位置，通過輥壓機(jī)壓至總厚度為2.0mm，然后先將其在氧化氣氛中于500℃處理0.2小時使其中的聚氨酯被燒除，然后在氫氣還原氣氛中于950℃還原0.6小時使其中被氧化的鎳還原。然后，裁片制作成長200mm、寬65mm的泡沫鎳基片2000片，標(biāo)號為III。將該2000基片III按照試驗例1的方法制作電池正極片，斷、裂片數(shù)為2片，成品不良率為0.1％。
上述實(shí)施例的結(jié)果表明，根據(jù)本發(fā)明制作電極集流帶的方法，可直接進(jìn)行端面焊接，且焊接牢固；解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過焊接鎳帶制作集流帶時，由于溫度高導(dǎo)致泡沫鎳局部氧化，極片容易開裂的問題，本發(fā)明有效的降低了電池電極制作不良率，成品率高；本發(fā)明生產(chǎn)效率高，成本低，工藝簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種制作泡沫鎳電極基體的方法，包括如下步驟按常規(guī)方法制作出鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶；在上述鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的表面的任意位置放置寬0.5-10mm、厚0.05-1.0mm的相同材料的電鍍鎳的泡沫聚氨酯條作為變密位置，然后輥壓至總厚度為0.5-3mm；按常規(guī)方法燒掉泡沫聚氨酯使剩下的泡沫鎳粘結(jié)成一體，在所述變密位置成為變密的泡沫鎳增強(qiáng)筋。
2.如權(quán)利要求1所述的制作泡沫鎳電極基體的方法，其中在所述鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的表面的中間或邊緣位置放置所述相同材料的電鍍鎳的泡沫聚氨酯條作為變密位置。
3.如權(quán)利要求1所述的制作泡沫鎳電極基體的方法，其中所述鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的厚度為0.5-5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的制作泡沫鎳電極基體的方法，其中所述燒掉泡沫聚氨酯所采用的方法是，先將鍍鎳后的泡沫聚氨酯在氧化氣氛中于300-700℃處理0.1-0.5小時使其中的聚氨酯被燒除并脫碳，然后在氫氣還原氣氛中于500-1100℃還原0.5-2小時使其中被氧化的鎳還原，然后退火、冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制作泡沫鎳電極基體的方法，該方法包括按常規(guī)方法制作出鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶；在上述鍍鎳的泡沫聚氨酯條帶的表面的任意位置，優(yōu)選中間或邊緣位置，放置寬0.5－10mm、厚0.05－1.0mm的相同材料的電鍍鎳的泡沫聚氨酯條作為變密位置，然后輥壓至總厚度為電池電極所需厚度，一般為0.5－3mm；按常規(guī)方法燒掉泡沫聚氨酯使剩下的泡沫鎳粘結(jié)成一體，在所述變密位置成為變密的泡沫鎳增強(qiáng)筋，即集流帶，在此處可直接進(jìn)行端面焊接集流片，且焊接牢固。
文檔編號H01M4/64GK1725531SQ20041006937
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者李維, 陳永陽, 劉濤, 檀世同 申請人:上海比亞迪有限公司